Metalo-beta-lactamasas más allá de los límites de la célula bacteriana: transporte selectivo mediado por vesículas de membrana externa

LÓPEZ, CAROLINA; PRUNOTTO, ALESSIO; BAHR, GUILLERMO; CAPODIMONTE, LUCIA; GONZÁLEZ, LISANDRO; DAL PERARO, MATTEO; VILA, ALEJANDRO

Buenos Aires

Workshop; I Workshop Anual del Grupo Argentino de Vesículas Extracelulares; 2023

Grupo Argentino de Vesículas Extracelulares

Las vesículas de membrana externa (OMVs) son nanoestructuras liberadas por bacterias Gram-negativas, que actúan como transportadoras de de determinantes resistencia antibiótica, como las enzimas βlactamasas y los genes que las codifican. Estas vesículas cargadas de β-lactamasas proveen protección a bacterias susceptibles a los antibióticos que co-habitan con las bacterias resistentes. Las metalo-βlactamasas (MBLs), enzimas β-lactamasas dependientes de Zn(II), incluyen carbapenemasas cruciales que atacan antibióticos de último recurso en la clínica. MBLs como NDMs, VIMs e IMPs son de gran relevancia clínica y distribución geográfica. En estudios previos, hemos confirmado la incorporación de ciertas MBLs en OMVs. Sin embargo, aún queda por desentrañar los mecanismos que gobiernan el transporte selectivo de estas enzimas. Para ello, exploramos las interacciones MBLs-membrana bacteriana usando experimentos de flotación de liposomas, mutagénesis y simulaciones de dinámica molecular. Purificamos OMVs de E. coli expresando NDM-1, IMP-1, VIM-2 y sus variantes, y determinamos sus niveles proteicos mediante inmunodetección. Confirmamos que la localización de la enzima NDM, anclada a la membrana, estabiliza a la enzima y promueve su inclusión en OMVs. La variante soluble también se incorpora en OMVs, indicando que el anclaje no es único en la selección de carga. El dominio soluble de NDM-1 establece interacciones electrostáticas con la membrana mediante dos argininas, favoreciendo su inclusión en OMVs. En cuanto a variantes solubles naturales, IMP-1 se transporta con mayor eficiencia en OMVs que VIM-2. Identificamos cuatro residuos de lisina responsables de la interacción IMP-1membrana, responsables de favorecer su incorporación en OMVs. La ausencia de interacciones electrostáticas entre VIM-2 y la membrana explica los bajos niveles de la enzima en OMVs. Evidenciamos que ciertas MBLs interactúan de manera favorable con la membrana, incorporándose de manera selectiva en OMVs, ampliando y favoreciendo su actividad más allá de la célula bacteriana, lo que impacta en la efectividad de la terapia antibiótica.